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コンフィギュレーション・デバイスを使用した 複数デバイスの PS コンフィギュレーション

ドキュメント内 Cyclone II Device Handbook (ページ 41-52)

アルテラのエンハンスド・コンフィギュレーション・デバイス(EPC16、

EPC8、およびEPC4デバイス)、またはEPC2とEPC1コンフィギュレー ション・デバイスを使用すると、PSコンフィギュレーション・チェイン 内の複数のCyclone IIデバイスをコンフィギュレーションできます。

図13-14に、エンハンスド・コンフィギュレーション・デバイスを使用

した複数デバイスのコンフィギュレーション方法を示します。この回路 は、単一デバイス用のコンフィギュレーション・デバイス回路に似てい ます。ただし、複数デバイスのコンフィギュレーションでは、Cyclone II デバイスはカスケード接続されます。

図13-14.エンハンスド・コンフィギュレーション・デバイスを使用した複数デバイスの PSコンフィギュレーション

図13-14の注:

(1) プルアップ抵抗は、コンフィギュレーション・デバイスと同じ電源電圧に接続する必要があります。

(2) nINIT_CONF ピンは、エンハンスド・コンフィギュレーション・デバイス上で使用できるピンで、常にアク

ティブな内部プルアップ抵抗があります。つまり、nINIT_CONFからnCONFIGへのラインでは、外部プル アップ抵抗を使用してはなりません。nINIT_CONFピンは、その機能を使用しない場合、接続する必要はあ りません。nINIT_CONFを使用しない場合、nCONFIGを直接または抵抗を通してVCCにプルする必要があります。

(3) エンハンスド・コンフィギュレーション・デバイスの OE ピンと nCS ピンには、内部プログラマブル・プル アップ抵抗があります。内部プルアップ抵抗を使用する場合、これらのピンでは外部プルアップ抵抗を使用 しないでください。Quartus II 開発ソフトウェアでは、デフォルトで内部プルアップ抵抗が使用されます。

内部プルアップ抵抗をオフにするには、プログラミング・ファイルの生成時に Disable nCS and OE pull-ups on configuration deviceオプションをオンにします。

(4) プルアップ抵抗をnCEOピンが存在するI/OバンクのVCCIO電源電圧に接続します。

(5) nCEOピンは、未接続のままにするか、他のデバイスのnCEピンに信号を供給していない場合は、ユーザI/Oピン として使用できます。

エンハンスド・コンフィギュレーション・デバイス(EPC16、EPC8、

およびEPC4デバイス)はカスケード接続できません。

複数のデバイスをコンフィギュレーションする場合、各プロジェクトの SOF からコンフィギュレーション・デバイスのPOFを生成する必要が あります。Quartus II開発ソフトウェアのConvert Programming Files ウィンドウを使用すると、複数のSOFを組み合わせることができます。

複数デバイスのコンフィギュレーション・チェイン用のコンフィギュレー ション・ファイルの作成方法の詳細については、「Configuration Handbook Volume 2」の「Software Settings」のセクションを参照してください。

エンハンスド・

コンフィギュレーション・

デバイス DCLK DA TA OE nCS nINIT_CONF (2) DCLK

DA TA0 nST ATUS CONF_DONE nCONFIG

VCC VCC

GND nCE MSEL0

MSEL1 DCLK

DA TA0 nST ATUS CONF_DONE nCONFIG GND

nCE MSEL0

MSEL1

nCEO

Cyclone II デバイス1

(1)

VCC

(1)

(3)

nCEO

Cyclone II デバイス2

(3)

N.C.

10 kΩ VCC(4)

(5)

10 kΩ 10 kΩ

(3) (3) GND

VCC

PS手法を使用した複数デバイスのコンフィギュレーションでは、最初の Cyclone IIデバイスのnCEピンをGNDに接続し、nCEOピンをチェイ ン内のCyclone IIデバイスのnCEピンに接続します。nCEOピンが次の Cyclone IIデバイスのnCEピンに信号を供給するときには、10 kΩの外 部プルアップ抵抗を使用して、デバイスのnCEOピンをVCCIOレベルに プルします。チェイン内の最初のデバイスのコンフィギュレーションが 完了したら、そのnCEOピンがLowに遷移し、2番目のデバイスのnCE ピンをアクティブにします。これにより、2 番目のデバイスはコンフィ ギュレーションを開始します。最後のデバイスのnCEOピンは、未接続 のままにするか、コンフィギュレーション後にユーザI/Oピンとして使 用できます。nCEOピンは、Cyclone IIデバイスの兼用ピンです。

Quartus II開発ソフトウェアは、Cyclone IIデバイスのnCEOピ ンを出力ピンとして設定し、デフォルトでGNDにドライブしま す。デバイスがチェイン内にあり、nCEO ピンが次のデバイスの nCEピンに接続されている場合は、コンフィギュレーション後に そのnCEOピンをユーザI/Oピンとして使用しないようにする必 要があります。このソフトウェア設定は、Quartus II開発ソフト ウェアのDevice & Pin Optionsダイアログ・ボックスの Dual-Purpose Pinsタブにあります。

他のすべてのコンフィギュレーション・ピン(nCONFIG、nSTATUS、DCLK、

DATA0、およびCONF_DONE)は、チェイン内のすべてのCyclone IIデバ イスに接続します。シグナル・インテグリティを確保し、クロック・ス キューの問題を回避するために、コンフィギュレーション信号のバッファ リングが必要になる場合があります。4つのデバイスごとに、DCLKライン とDATAラインをバッファリングします。

複数デバイスのコンフィギュレーションでは、すべてのデバイスが OE ピンまたはnSTATUSピンを解放するまで、コンフィギュレーションは 開始しません。同様に、すべてのデバイスのCONF_DONEピンは互いに 接続されるため、すべてのデバイスは、同時に初期化されユーザ・モー ドに移行します。

CONF_DONEをLowにプルして初期化を遅延させないようにする必要が あります。代わりに、Quartus II 開発ソフトウェアの User-Supplied

Start-Up Clockオプションを使用して、同じコンフィギュレーション・

チェインにない複数デバイスの初期化を同期させます。同じコンフィ ギュレーション・チェインにあるデバイスのCONF_DONEピンは互いに 接続されているため、それらのデバイスは一緒に初期化されます。

すべてのnSTATUSピンとCONF_DONEピンは接続されているため、い ずれかのデバイスがエラーを検出すると、チェイン全体のコンフィギュ レーションが停止するため、チェイン全体をリコンフィギュレーション する必要があります。例えば、最初の Cyclone II デバイスのコンフィ ギュレーション時にエラーが検出されると、デバイスはその nSTATUS ピンをLowにプルして、チェインをリセットします。このLow信号で、

エンハンスド・コンフィギュレーション・デバイスの OEピンとすべて のFPGAのnSTATUSがLowになり、デバイスはリセット状態に移行し ます。

Auto-restart configuration after error オプションをオンにすると、エ ラーが発生した場合、デバイスは自動的にリコンフィギュレーションを 開始します。FPGAは、リセット・タイムアウト期間(最大40 µs)後に nSTATUSピンを解放します。すべてのnSTATUSピンが解放されHigh にプルアップされると、コンフィギュレーション・デバイスは、チェイ ンをリコンフィギュレーションします。Auto-restart configuration after

errorオプションがオフの場合は、マイクロプロセッサまたはコントロー

ラでnSTATUSピンのエラーを監視し、40 µs以上の間nCONFIGでLow のパルスを発生させて、コンフィギュレーションを再開する必要があり ます。nCONFIGピンがシステムの制御下にあり、VCCに接続されていな い場合は、マイクロプロセッサまたはコントローラは、このピンをLow に遷移させることしかできません。

エンハンスド・コンフィギュレーション・デバイスは、最大8つのデバ イスのパラレル・コンフィギュレーションをサポートします。n ビット

(n = 1、2、4、または8)のPSコンフィギュレーション・モードでは、

エンハンスド・コンフィギュレーション・デバイスは、FPGAのチェイ ンを同時にコンフィギュレーションできます。これらのデバイスは同じ デバイス・ファミリや集積度である必要はありません。異なるデザイン のアルテラ FPGA デバイスを任意に組み合わせることができます。各 ターゲットFPGAに対しては、個々のエンハンスド・コンフィギュレー ション・デバイスのDATAピンを使用できます。また、各DATAライン は、FPGA のチェインに信号を供給することもできます。図 13-15 に、

エンハンスド・コンフィギュレーション・デバイスを使用した複数デバ イスの同時コンフィギュレーション方法を示します。

図13-15.エンハンスド・コンフィギュレーション・デバイスを使用した複数デバイスの 同時PSコンフィギュレーション

表13-15の注:

(1) プルアップ抵抗は、コンフィギュレーション・デバイスと同じ電源電圧に接続する必要があります。

(2) nINIT_CONF ピンは、エンハンスド・コンフィギュレーション・デバイス上で使用できるピンで、常にアク

ティブな内部プルアップ抵抗があります。つまり、nINIT_CONFからnCONFIGへのラインでは、外部プル アップ抵抗を使用してはなりません。nINIT_CONFピンは、その機能を使用しない場合、接続する必要はあ りません。nINIT_CONFを使用しない場合、nCONFIGを直接または抵抗を通してVCCにプルする必要があります。

(3) エンハンスド・コンフィギュレーション・デバイスの OE ピンと nCS ピンには、内部プログラマブル・プル アップ抵抗があります。内部プルアップ抵抗を使用する場合、これらのピンでは外部プルアップ抵抗を使用 しないでください。Quartus II 開発ソフトウェアでは、デフォルトで内部プルアップ抵抗が使用されます。

内部プルアップ抵抗をオフにするには、プログラミング・ファイルの生成時に Disable nCS and OE pull-ups on configuration deviceオプションをオンにします。

(4) nCEOピンは、未接続のままにするか、他のデバイスのnCEピンに信号を供給していない場合は、ユーザI/O ンとして使用できます。

MSEL1 MSEL0

DCLK DATA0 nSTATUS CONF_DONE nCONFIG

VCC

GND (3)

(4)

nCE Cyclone II デバイス1 (3)

VCC

MSEL1 MSEL0

DCLK DATA0

nCONFIG nCE

MSEL1 MSEL0

DCLK DATA0

GND

GND

DCLK DATA0

OE (3) nCS (3) nINIT_CONF (2) DATA1 DATA[2..6]

nSTATUS CONF_DONE

nSTATUS CONF_DONE nCONFIG nCE

DATA 7

10 kΩ 10 kΩ

Cyclone II デバイス2

Cyclone II デバイス8 N.C. nCEO

N.C. nCEO

N.C. nCEO

(1) (1)

エンハンスド・

コンフィギュレーション・

デバイス

GND VCC

GND VCC

GND VCC

(4)

(4)

ドキュメント内 Cyclone II Device Handbook (ページ 41-52)